目录
引言
1 绪论1
1.1 研究背景及意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.3研究目标与研究内容3
2 原理分析与系统设计4
2.1 测量方法原理4
2.1.1 激光三角法 4
2.2 图像处理系统设计 5
2.2.1 采集系统标定 6
2.2.2 面积计算数学模型 8
2.2.3 体积计算数学模型 8
2.3本章小结 9
3 结构光轮廓图像处理11
3.1 结构光轮廓图像预处理11
3.2 图像滤波11
3.3 结构光轮廓提取及曲线拟合12
3.4本章小结 13
4 谷物测产图像处理系统软件设计14
4.1 环境配置14
4.2 系统主界面及功能实现14
4.3 体积计算结果分析16
5 总结和展望18
5.1 总结 18
5.2 展望 18
参考文献20
致谢21
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
随着十三五的圆满收官，十四五的全面擘画，在各地基层干部和群众的不懈努力之下，我国的脱贫成绩单取得了优异的成绩，全面建成小康社会也取得了里程碑式的进展，我国的三农工作在这一阶段取得了优异的成绩，接下来，十四五的开始，代表着我国的农业建设将迈向下一个阶段。在党的十九届五中全会上，人大代表们和相关的部门也根据我们国家城乡建设的发展特点及现状，作出了关于全面推进乡村振兴，加快农业农村现代化的意见。为了实现农业现代化的要求与展望，科技手段的助力不可或缺，近些年，一个词逐渐出现在大众的视野中，它就是精准农业，精准农业就是指将信息技术融合应用于农业的一种新方式，它又称为精确农业或精细农作，主要是依据空间特性，利用现代化的手段来对农业生产进行定时、定量、定点地农事操作与管理的系统。它是基于信息技术的原理和应用场景，近些年出现的专门应用于大田作物种植的能够很大程度的提高农业生产力以及发展优质高产、环保 *51今日免费论文网|www.51jrft.com +Q: ￥351916072￥ 
低耗的可持续发展农业的有效方式。实现精准农业这项技术的核心原理就是根据现有的客观条件，例如土壤的肥力和作物自身的生长情况，进行实时监测，调整资金投入，以实现最大的生产和利用效益。但是这并不意味着它只注重高产，它的宗旨就是提升经济效益，它所需要重视的目标就是能否在保证环保低耗的同时实现低成本投入和高产出，此外，它还将传统的农业生产拉入这个以科技高速发展为基础的时代队伍，为21世纪农业的发展指明了前进的方向与道路。
在实现了农业种植的高效益和农作物收割的机械化后，如何对农作物的产量进行精准、实时的测量又成了一大难题。传统的谷物产量测量方式费时费力，需要投入大量的劳动力和时间成本，经过不断地研究和创新，流量测量传感器出现了，谷物流量传感器是实现精准农业的关键部件之一，但是由于传感器性能等各种原因的限制，目前国内谷物流量传感器的测量精度和稳定性难以满足现实应用的需求。随着科学技术的迅猛发展，非接触式测量方案逐渐成熟，结构光视觉技术开始广泛应用于非接触称量方案中。
本课题的主要内容为基于OpenCV的谷物结构光图像处理系统的设计。设计的目的是为了实现对谷物体积流量精确快速的掌控，本次设计将借助结构光视觉测量技术来进行测量。该技术不仅可以解决国内测产系统中谷物流量传感器精度不足的问题，还可以融入物联网技术，实现农作物产量数据的实时测量以及统计上传，让数据从农田流向终端，同时也可以通过这一技术，解放劳动力，实现对农田的多端远程控制与检测。
1.2 国内外研究现状
作物产量对于精准农业的实施而言具有非常重要的意义，它集中反映了土壤肥力、化肥施用、气候条件、地形地貌、虫病草害以及灌溉情况等因素对产量的影响。西方国家很早的时候就认识到了谷物测产系统的意义及其重要性，为此，经过科研人员的长期摸索和不断研究，谷物测产系统正在一步步的被完善和创新。
从上世纪八九十年代开始，国外就有许多的科研人员对谷物测产系统展开了探索与研究。在对谷物进行产量的测量时，各国所采用的方法主要有两种：测量质量或者测量体积，这两种方法都是通过采用传感器来实现的，最大的区别就是传感器的类型不同，分别是用于测量质量信号的和测量体积信号的[1]。美国Micro Trak公司、Ag Leader公司和John Deere公司将冲击式传感器应用于联合收割机的谷物测产系统中，其原理是将受到的力通过转换装置转换输出为电信号，最后再依据换算关系换算成谷物质量。他们的区别在于Micro Trak公司将冲击传感器安装在升运器上，仅留出两个叉状受力部分在外面，而另外两家公司是将曲面形的冲击板安装在升运器顶部来进行工作[2]。
英国研究出了光电式传感器、γ射线流量传感器和容积式传感器。光电式传感器通过光传感器对光的敏感度，记录光没有通过传感器的时间，并将此时间值依据转换关系转换为对应的高度值，之后再结合谷物截面积、谷物密度进行计算，算出体积和谷物质量。γ射线流量传感器所采用的是γ射线技术，γ射线具有很强的穿透力，利用这一特性，它能够对谷物层的厚度进行测量，进而测量出谷物产量[3]。克拉斯产量仪是容积式传感器中最常用的，也是最典型的，它通过测量容积得出总体积，再换算出总的粮食产量。这些国家都采用了谷物产量计量传感器，可以通过软件标定方法来提高测量精度，但是由于谷物流量的变化不是恒定或者有序的，且田间地头突发状况多，无法达到实验室的实验条件，所以关于这些流量传感器的稳定和精度还有待进一步的研究。
1.3研究目标与研究内容

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